劈裂灌浆在堤防防渗处理工程中的应用

　　摘要：水利工程的施工建设比较复杂繁琐，施工过程中涉及多项技术、多种材料、再加之水文地质条件比较复杂因而施工质量较难控制。在水利工程中，劈裂灌浆防渗技术具有大的应用优势，如它的原理简单，操作也简便但是防渗效果却十分理想。同时施工量少，施工速度快，见效快。且在应用该项防渗技术时，应用到的都是基本的材料，材料易获得，成本低，经济效益好。因而在具体的水利工程中，可适当加大对该项防渗技术的应用。

　　关键词：劈裂灌浆;堤防防渗处理工程;应用

　　1 水利工程堤防防渗施工技术应用的重要作用

　　水利工程对于我国社会发展而言具有重要作用，在一定程度上可以提升人们的生活质量与生活水平。因此，为确保水利工程安全性，要及时做好其中的堤防防渗工作，避免水利工程在使用中出现渗漏问题。在我国早期发展中，水利工程的建设以小型水利工程为主，对于堤防防渗没有过多要求与需求。

　　但是，在当今社会的快速发展中，人们对于水利工程中堤防防渗工作给予更多重视与关注。通过对堤防防渗施工技术的应用，使得水利工程质量得到保障，确保水利工程的安全稳定运行。基于此，在水利工程施工工作的开展中，要对堤防防渗施工技术有正确认识，为水利工程未来使用打下基础。

　　2 水利工程堤防渗漏主要原因

　　不同因素都会造成水利工程堤防渗漏问题，本文主要从以下几点进行分析与阐述：第一，施工原因。在许多水利工程项目建设与使用中，都会创造大量的经济效益与社会效益。从实际施工工作的开展中可以看出，许多施工部门为节约成本，会在施工材料以及施工机械的选用中节省成本，这一情况的出现，使得施工材料以及施工机械无法满足相应的施工需求，对施工质量造成影响，从而引发堤防渗漏问题。与此同时，在施工之前设计的施工方案，也会对施工质量产生影响。施工方案设计的科学性与合理性没有得到保障，那么会引发一定的渗漏问题。第二，结构变化原因。

　　在实际施工工作的开展中，有部分施工部门，为使得水利工程后续使用得到保障，会通过改变工程结构的方式。但是，一旦对工程结构进行调整，那么容易出现结构错误问题，无法达到预期施工效果，从而出现渗漏现象。

　　3 劈裂灌浆的含义

　　灌浆分为充填灌浆和劈裂灌浆。充填灌浆以渗透充填理论为基础，针对坝体内已有的裂缝、洞穴等隐患，用浆料直接充填坝体内已有的裂缝和洞穴，灌浆时不允许产生新的裂缝或使原有的裂缝扩大，因此使用的压力较低(50kPa)。而劈裂灌浆是以断裂力学和水力劈裂原理为理论基础，根据堤身弱应力(小主应力面)基本沿堤轴线分布的规律，沿着堤轴线布孔，利用灌注泥浆的压力，有控制地将堤身劈开，并灌注浆液，在堤身内形成一道近似竖直连续的浆体防渗帷幕，与浆脉连通的所有裂缝洞穴等隐患均被浆液充填挤压密实，以解决堤身的渗透稳定问题。

　　4 劈裂灌浆的设计

　　4.1 灌浆钻孔的设计

　　4.1.1孔位布置

　　对堤身低于10m，地面比较平坦的堤坝，可沿堤轴线单排布孔;对地形高差大的堤段，或堤体疏松的堤段，为降低坝体内应力场的应力水平，应在主排孔的两侧布置1～2排副孔;堤身高于10m，也可按地基情况，参考低于10m的堤段进行布孔。

　　4.1.2钻孔深度

　　我国的堤防大多数处在江、河的中下游冲积地带，地基多为黏性土或砂性土，为提高劈裂灌浆的效果，孔深要打入地面以下堤高的1/2的深度。

　　4.1.3孔距确定

　　低于10m的堤坝，孔距布置2～3m;高于10m的堤坝，孔距布置3～5m。对弯曲段或地基高差太大的堤段，孔距可适当缩小，以泥墙防渗帷幕连续，这应通过试验确定。

　　4.2 灌浆压力的确定

　　劈裂灌浆压力可分为起始劈裂压力、运行压力。起始劈裂压力为劈裂灌浆的最大压力，即从开始灌浆、起压、迅速达到顶峰值，把堤身劈开后，压力突然下降。这一过程只有几分钟的时间，由于该压力维持时间短，只作用于一点，作为劈裂灌浆技术，一定要把堤坝劈开，不然就达不到灌浆目的，因此，该峰值尽管最大，而不应作为设计值，只作为衡量堤身质量的参考值。

　　劈裂灌浆压力的控制压力是在灌浆运行期间压力，特别是在某些堤段全线劈开后的压力。对于10m以上的高堤，由于灌入的泥浆对两侧上体的总压力大，因此，可能对堤坡造成过大的位移，这时灌浆压力以堤肩的位移量不超过1.0cm来控制。

　　4.3 帷幕厚度的控制

　　高度在10m以下的堤身，泥墙总厚度不可大于5.0cm;高度在10m以上的堤身，泥墙总厚度要大于10.0cm。

　　4.4 泥浆土料的选择

　　其一，泥浆比重采用1.3～1.5，初灌和第一次复灌时采用较小值，以后的复灌采用较大值。

　　其二，泥浆黏度控制在20～100s，要按劈开裂缝的宽度、漏浆通道的大小、灌浆压力等确定。初灌和第一次复灌时采用较小值，以后尽可能采用较大值。

　　其三，泥浆的稳定性是以泥浆静置24h后，泥浆上半部和下半部密度差值来表示。测量泥浆稳定性可用专用仪器，也可用250mL的普通量筒来测量。灌浆用泥浆的稳定性一般采用0.05～0.lkg/m3。

　　4.5 泥浆过程的控制

　　泥浆过程的控制是指泥浆历时复灌次数、复灌间隔时间的确定。为确保灌浆质量，使泥墙防渗帷幕厚度达到设计要求，每个注浆孔的复灌次数要大于5次，每次的间隔时间要多于3～5d，如果一台灌浆设备负责的工段1～2km，分成两序灌浆，总历时要大于60d。

　　5 劈裂灌浆的施工技术

　　5.1 钻孔

　　目前，我国堤防灌浆多采用冲击式、挤压式和旋转式钻机等。堤高10m以内的可采用冲击式和挤压式钻机，用干法钻进;堤高10m以上的可采用旋转式钻机，可用湿法钻进。钻孔孔径一般在50～100mm。10m以内的矮堤用大口径钻杆，10m以上的高堤用小口径钻杆。

　　5.2 制浆

　　目前国内制造泥浆的机械很多，在工程上多采用WJG80型或WJ100型搅浆机。可高速连续搅浆，自动进行筛浆，浆液存入储浆筒内，灌浆泵和储浆筒直接相连，制出的泥浆质量高。

　　5.3 灌浆

　　采用孔底注浆全孔灌浆法分两序进行灌浆。这是劈裂灌浆提高质量和保证堤体安全的重要技术措施。如果复灌间隔时间过长，下部发现堵管时，可以将灌浆管上提0.5m再灌浆。

　　其一，设置阻浆塞或下护壁套管，进行灌浆压力的控制。

　　其二，进行灌浆量的控制。单孔灌浆量大的原因多数是由于坝身疏松、质量差造成的，有时可能是由于堤身内存在漏水通道出现冒浆引起的，要先处理好冒浆，再进行复灌。对于堤高10m以下的复灌间隔时间要大于3d，10m以上的复灌间隔时间不少于5d，并应增加复灌的次数，达到终孔标准为止。复灌间隔时间主要由浆体的固结情况确定。

　　其三，裂缝的控制。劈裂灌浆施工中，应尽量做到“先内劈后外劈”。一次灌浆劈开地裂缝宽度不应超过1.0cm。回弹比超过0.5之后，才能进行下一次复灌。

　　其四，弯曲堤段的灌浆工艺。为在弯曲堤段获得沿堤轴线连续的浆体防渗帷幕，应采取特别的灌浆工艺，一般选用以下两种：一是随机钻灌法。即钻一孔灌一孔的方法，孔距要小，当灌浆孔口出现细小裂缝，并开始偏离堤轴线时停止灌浆。二是一次成孔灌浆法。在弯曲堤段的轴线上，将设计灌浆孔连续钻完，再逐孔轮流进行灌浆。在发现孔口有小的裂缝时就停止灌浆，改灌另一孔。

　　6 劈裂灌浆质量检查

　　现场检查一般沿堤轴线100～200m挖一探坑或探槽，以检查浆体分布、浆脉厚度、深度是否能形成连续竖直的防渗泥墙帷幕等设计指标。同时，按探坑深度每2.0m取一组试样，试验样品的常规物理力学指标，重点是干密度、渗透系数、抗渗坡降等。在工程运行并经水害考验后，进行防渗效果观测鉴定，灌浆后各测点之间的差异沉降较小，不足以出现新的变形破坏，表明灌浆的质量良好。

　　7 结论

　　综上所述，水利工程堤防防渗施工技术对于保证水利工程施工质量而言具有重要作用。因此，在实际水利工程施工工作的开展中，相关施工人员对于堤坝防渗问题给予更多关注与重视。劈裂灌浆技术不仅仅在土坝坝体灌浆实践方面是个创新，而且在加快危险土坝的治理方面也发挥了巨大的作用。

　　参考文献：

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　　[2]廖大榜.水利工程堤防防渗施工技术应用研究[J].居舍，2020(18):55-56.